[实用新型]功率单元级联式高压变频器的旁路电路

说明书

技术领域

本发明涉及功率单元级联式高压变频器的旁路电路，尤其涉及使旁路电路能够稳定可靠发挥作用的结构。

背景技术

随着工业化进程，以及电力技术的发展，高压变频调速器的应用越来越广泛。而由功率单元串联构成的高压变频调速系统以工作电压高，谐波小等优异的性能受到生产厂商，工程技术人员及用户的青睐。

这种高压变频器，由于使用多个串联的功率单元，任何一个功率单元的故障都将导致停机。对于某些工况，高压变频器的停机可能造成重大经济损失。为提高其可靠性，现有技术中，通常在各个功率单元的输出端并联旁路电路，在功率单元发生故障时，使旁路电路导通，将故障功率单元的输出端短路，来维持高压变频器的运行，防止停机。

现如今在高压变频器中使用的旁路电路有两种。一种是由继电器构成的旁路电路。一种是由整流桥加可控硅构成的旁路电路。由继电器构成的旁路电路由于继电器的机械触点有时会接触不良或不能准确的动作，影响了系统的可靠性，目前已经较少被应用，而现在普遍采用如图1所示的第二种旁路电路。但第二种旁路电路也有它的弊端。因为旁路部分使用的可控硅SCR不能承受过高的dv/dt值，当功率单元的逆变IGBT器件开始导通时，由于可控硅两端电压为零，功率单元直流侧电压直接加在可控硅阳阴极间，可控硅会承受超过其本身能耐受能力的dv/dt,导致可控硅误导通，引发功率单元输出出现短路故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作更可靠稳定、低损耗，结构设计更简单的功率单元级联式高压变频器的旁路电路。

本发明的第一技术方案为一种功率单元级联式高压变频器的旁路装置，包括旁路电路和驱动电路，所述旁路电路包括共发射极双IGBT模块（S5），该共发射极双IGBT模块（S5）由发射极互相连接在一起的两个IGBT（T1、T2）构成，两个集电极（PC1、PC2）分别并联在功率单元的输出端（L1、L2），两个IGBT（T1、T2）的集电极（PC1、PC2）和发射极（PE1、PE2）之间分别反向并联有续流二极管（D1、D2），两个IGBT（T1、T2）的栅极（G1、G2）互相连接在一起形成共用控制端（G1/G2），所述驱动电路的输出端分别与共发射极双IGBT模块（S5）的共用控制端（G1/G2）和发射极端（PE1/PE2）连接，在功率单元故障时，对应的所述驱动电路驱动共发射极双IGBT模块（S5）导通，将故障的功率单元的输出端（L1、L2）短路，以维持高压变频器的运行。

由于使用共发射极双IGBT模块（S5）作为旁路器件，导通速度更快，损耗更低，能够承受单元功率动态运行时的dv/dt值，旁路电路在结构设计上更加简单。

由于两个IGBT（T1、T2）的栅极（G1、G2）在模块内互相连接在一起构成共用控制端（G1/G2），与单独对双IGBT进行驱动的方式相比不仅可省去一组驱动电路，还能以相同的条件对共发射极双IGBT模块（S5）进行驱动。

由于采用共发射极对接双IGBT模块（S5）的结构，不仅各个IGBT的开关特性可以保持一致，两个反向串联的两个IGBT（T1、T2）所处的温度条件一致，即使温度发生变化也能保持两个IGBT参数特性的一致，使旁路电路在各种温度条件下都能保持稳定工作。

本发明的第二技术方案是在第一技术方案的基础上实现的，其特征在于，所述旁路电路还具有预充电电路，所述预充电电路由两个预充电电阻（R1、R2）构成，该两个预充电电阻（R1、R2）分别串接在所述的功率单元的正母线或负母线与两输出端（L1、L2）之间，通过两个预充电电阻（R1、R2）使静态时，功率单元输出端（L1、L2）间的电压差为零，以降低共发射极双IGBT模块所承受的dv/dt值。

由于预充电电路使功率单元的输出端（L1、L2）间电压差为零，可减小旁路器件所承受的dv/dt值，进一步保证了并联在功率模块输出端的共发射极对接双IGBT模块（S5）不会受到过高的dv/dt值，确保系统可靠性。

本发明的第三技术方案是在第一技术方案的基础上实现的，其特征在于，所述旁路电路还具有预充电电路，所述预充电电路由四个充电支路构成，各个充电支路由预充电电阻（R1、R2、R3、R4）与充电电容（C1、C2、C3、C4）串联组成，分别并联在功率单元的四个开关器件（S1、S2、S3、S4）两端，通过预充电电阻（R1、R2、R3、R4）与充电电容（C1、C2、C3、C4）使静态时，功率单元的两输出端（L1、L2）之间的电压差为零，以降低共发射极双IGBT模块所承受的dv/dt值。